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有关聚羧酸减水剂应用中的若干问题

有关聚羧酸减水剂应用中的若干问题

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【摘要】:
  在叹服聚羧酸减水剂优越性能的同时,由于在混凝土生产过程采用原材料的差异性以及技术人员的认识局限性、使用习惯性和理论认知水平的高低,也经常发现一些不合常理的事情,或者说出乎意料。虽然采取复配或调整用量的手段来改善聚羧酸减水剂的这种不同寻常,但有时仅仅是改善,却达不到满意的效果。为此,重新认识聚羧酸减水剂,克服传统思维定势还是有必要的。

  (一)聚羧酸减水剂与胶凝材料适应性问题

  实践中发现,聚羧酸减水剂对不同的水泥,不同品种矿物掺合料的有明显的适应性问题,有时甚至十分“挑剔”。水泥与聚羧酸高性能减水剂之间的适应性,会受到诸多因素的影响。如:水泥的组分、比表面积、含碱量、石膏掺量和品种都对聚羧酸减水剂的适应性产生影响。

  聚羧酸系减水剂对不同水泥的饱和点有差别、减水率降低、混凝土坍落度损失加大,混凝土缺浆出现“豆腐渣”现象,泌水、沉降离析、难泵送的问题,对掺量敏感出现混凝土打不开或过度释放的问题。如聚羧酸减水剂对A水泥用1.8%(固含量10%)的掺量可获得满意的状态,而B水泥却要掺到2.2%,才有较好的状态,且有时一旦超过2.2%的掺量,混凝土拌合物又很容易泌水。

  目前聚羧酸减水剂适应性而言,解决的办法有以下几种:

  (1)在保证混凝土强度的前提下,通过调整砂率、粗骨料的大小比例、增加混凝土体系浆体量;

  (2)母液采用醚脂类复合和适当增加掺量,一般建议醚类和脂类5:5效果较好,掺量以0.2%的幅度增加;

  (3)适当添加或改变其中组分,使用SJ、德固赛DY、稳泡剂AR、K12等引气剂,增加保坍剂比例,使用葡萄糖酸钠、白糖、磷酸盐、ATMP、柠檬酸、改性淀粉等复合缓凝剂,使用可溶性纤维素、黄原胶、糊精、改性可溶增稠剂,或者给混凝土补“硫”或“碱”大多可以改善;

  (4)改变聚羧酸分子结构,在合成过程中调整某些组分来调整其适应性。

  对于掺合料而言,粉煤灰的影响明显大于矿渣粉,一般来说,一级粉煤灰适应性好,二、三级粉煤灰容易出现不适应的情况,尤其是三级粉煤灰质量差时,及时提高聚羧酸减水剂用量效果依然不能明显改善。造成这一现象的主要原因是烧失量较高的二级、三级粉煤灰的碳含量较大,碳粒子对外加剂的吸附量大,从而降低了外加剂对水泥的吸附,影响了混凝土流动性。在采用Ⅲ级粉煤灰时,将聚羧酸减水剂的掺量增大50%以上,才能达到掺用一级粉煤灰时的减水率。面对如今质量繁杂,成分不一的粉煤灰,在使用聚羧酸减水剂时更应加强粉煤灰质量控制,加强试验。

  (二)砂子的含泥量问题

  砂子的含泥量对聚羧酸减水剂的影响往往致命的,这一点比萘系、脂肪族减水剂更加明显。含泥量增加时,靠增加聚羧酸减水剂的用量来改善混凝土工作性,有时事倍功半,有时流动度还没有达到就开始泌水了。细骨料含泥量超过5%时,掺聚羧酸高性能减水剂混凝土的减水率下降,甚至会完全失去流动性,保坍性能也差。针对石粉含量,同样需要多次展开现场试验,合理的对石粉含量进行控制,使得敏感性可以得到有效控制,保障混凝土的流动性,促使混凝土的性能得到优化。

  针对目前含泥量的问题,常规解决方法有几种:

  (1)增加掺量或增加缓释型保坍剂的比例,但要控制量防止混凝土出现泛黄、泌水、离析、抓底和混凝土缓凝时间太长的问题;

  (2)调整砂率或是增加引气剂量,在保证较好和易性和强度的前提下,通过降低砂率或增加引气量以达到增加混凝土体系自由水量和浆体量的目的,以此来调整混凝土的性能;

  (3)适当添加或改变其中组分来解决,实验证明减水剂中添加适量焦亚硫酸钠、硫代硫酸钠、六偏磷酸纳、硫酸钠可以一定程度降低含泥量对混凝土的影响。

  当然上述几种方法不能解决所有含泥量的问题,加之含泥量对混凝土耐久性影响还需进一步研究,所以根本的办法还是降低原材料的含泥量。

  (三)聚羧酸减水剂的掺量和用水量问题

  聚羧酸减水剂具有低掺量,高减水的特点,掺量为0.15~0.3%时,减水率可以达到18~40%。但水胶比小时(低于0.4)比高水胶比时的掺量敏感。聚羧酸减水剂的减水率受胶凝材料用量的不同而有差异,相同条件下,胶凝材料用量小于<300kg/m3的减水率小于400kg/m3,这种差异很容易被忽略。但在使用过程中会发现这种传统的经验方法并不适用于聚羧酸高效减水剂上,主要因为聚羧酸系减水剂对用水量的敏感程度大于传统的减水剂。当降低用水量时,并不能达到混凝土预期工作性;当用水量偏高时虽然坍落度变大了,但是又会出现大量的泌水甚至会有点离析的现象,对混凝土的整体工作性能有了很大的影响,这样就致使在实际现场施工时有诸多不便。温度的高低对聚羧酸减水剂的掺量具有很大影响,实践中发现,白天正常生产使用的外加剂掺量到晚上温度低时(温度低于15℃),常常出现坍落度“返大”,甚至泌水、离析。

  混凝土对减水剂的饱和点和用水量特别“挑剔”,一旦超量时,混凝土会出现离析、泌水、跑浆、板结及含气量过大等不良现象,针对此问题建议:

  (1)应重新以变化后的原材料进行试配试验以调整掺量达到最佳效果;

  (2)在使用过程中必须严格控制聚羧酸减水剂的掺量和混凝土的用水量;

  (3)针对原材料在做减水剂的混凝土试验时,尽量将减水剂调整为“迟钝”型,以达到对原材料和用水量不敏感的目的。

  (四)聚羧酸减水剂与其他外加剂的相容性

  聚羧酸减水剂与很多减水剂不能像萘系和脂肪族减水剂那样以任意比例的互溶、复配。如以聚羧酸与萘系减水剂复配时对塑坍落度保持性的负面作用最大,应格外注意。这也促使很多聚羧酸减水剂厂家通过合成保坍、早强等多种特殊功能的母液,使其适应不同季节、不同材料和配合比的混凝土施工需要,最终获得满意的效果。但是母液的合成与实践应用需要一段周期,且一种类型的母液并不能很好地解决减水剂在工程应用中面临的诸多问题,而掌握母液问的复配及辅助小料的物理性复配,则是聚羧酸减水剂应用的必要补充,而通过母液特点和小料的物理性复配方案来解决工程现场面临的技术问题就显得非常关键。建议使用聚羧酸系减水剂与其他组分复配使用时,务必通过试验确认复配的效果和对混凝土的实际影响,再判断聚羧酸减水剂是否能与其他组分复合。

  (五)聚羧酸减水剂的存储霉变问题

  聚羧酸减水剂在夏季高温季节存放时,常会出现释放恶臭气味、密封包装桶鼓胀、开口储罐内液面漂浮斑状、条带状漂浮物等霉变现象。究其原因主要是聚羧酸减水剂自生产至应用消耗完的全过程是留存于自然的有菌状态下,而常用的糖类、羟基羧酸盐类等缓凝组分为真菌提供了极佳的养分,在温湿度适宜、中性pH的环境下,真菌数量成倍地增长,真菌死之后留下大量尸体,是聚羧酸减水剂霉变的根本原因。所以,霉变的聚羧酸减水剂中有效成分并未受显著影响,应用性能稳定。

  霉变的聚羧酸减水剂味道大、表面泡沫多,不利于工人的身体健康及减水剂的精确计量,有必要采取措施加以抑制。其中最有效的方法是内掺杀菌剂以达到抑菌杀菌的效果,同时,也可采用调整减水剂pH为非中性(pH≤3.0或pH>9.0)、更换缓凝剂种类等方法。

  (来源:微信公众号砼话,如涉及作品内容、版权和其它问题,请及时联系,我们将尽快处理。)

  在叹服聚羧酸减水剂优越性能的同时,由于在混凝土生产过程采用原材料的差异性以及技术人员的认识局限性、使用习惯性和理论认知水平的高低,也经常发现一些不合常理的事情,或者说出乎意料。虽然采取复配或调整用量的手段来改善聚羧酸减水剂的这种不同寻常,但有时仅仅是改善,却达不到满意的效果。为此,重新认识聚羧酸减水剂,克服传统思维定势还是有必要的。

  (一)聚羧酸减水剂与胶凝材料适应性问题

  实践中发现,聚羧酸减水剂对不同的水泥,不同品种矿物掺合料的有明显的适应性问题,有时甚至十分“挑剔”。水泥与聚羧酸高性能减水剂之间的适应性,会受到诸多因素的影响。如:水泥的组分、比表面积、含碱量、石膏掺量和品种都对聚羧酸减水剂的适应性产生影响。

  聚羧酸系减水剂对不同水泥的饱和点有差别、减水率降低、混凝土坍落度损失加大,混凝土缺浆出现“豆腐渣”现象,泌水、沉降离析、难泵送的问题,对掺量敏感出现混凝土打不开或过度释放的问题。如聚羧酸减水剂对A水泥用1.8%(固含量10%)的掺量可获得满意的状态,而B水泥却要掺到2.2%,才有较好的状态,且有时一旦超过2.2%的掺量,混凝土拌合物又很容易泌水。

  目前聚羧酸减水剂适应性而言,解决的办法有以下几种:

  (1)在保证混凝土强度的前提下,通过调整砂率、粗骨料的大小比例、增加混凝土体系浆体量;

  (2)母液采用醚脂类复合和适当增加掺量,一般建议醚类和脂类5:5效果较好,掺量以0.2%的幅度增加;

  (3)适当添加或改变其中组分,使用SJ、德固赛DY、稳泡剂AR、K12等引气剂,增加保坍剂比例,使用葡萄糖酸钠、白糖、磷酸盐、ATMP、柠檬酸、改性淀粉等复合缓凝剂,使用可溶性纤维素、黄原胶、糊精、改性可溶增稠剂,或者给混凝土补“硫”或“碱”大多可以改善;

  (4)改变聚羧酸分子结构,在合成过程中调整某些组分来调整其适应性。

  对于掺合料而言,粉煤灰的影响明显大于矿渣粉,一般来说,一级粉煤灰适应性好,二、三级粉煤灰容易出现不适应的情况,尤其是三级粉煤灰质量差时,及时提高聚羧酸减水剂用量效果依然不能明显改善。造成这一现象的主要原因是烧失量较高的二级、三级粉煤灰的碳含量较大,碳粒子对外加剂的吸附量大,从而降低了外加剂对水泥的吸附,影响了混凝土流动性。在采用Ⅲ级粉煤灰时,将聚羧酸减水剂的掺量增大50%以上,才能达到掺用一级粉煤灰时的减水率。面对如今质量繁杂,成分不一的粉煤灰,在使用聚羧酸减水剂时更应加强粉煤灰质量控制,加强试验。

  (二)砂子的含泥量问题

  砂子的含泥量对聚羧酸减水剂的影响往往致命的,这一点比萘系、脂肪族减水剂更加明显。含泥量增加时,靠增加聚羧酸减水剂的用量来改善混凝土工作性,有时事倍功半,有时流动度还没有达到就开始泌水了。细骨料含泥量超过5%时,掺聚羧酸高性能减水剂混凝土的减水率下降,甚至会完全失去流动性,保坍性能也差。针对石粉含量,同样需要多次展开现场试验,合理的对石粉含量进行控制,使得敏感性可以得到有效控制,保障混凝土的流动性,促使混凝土的性能得到优化。

  针对目前含泥量的问题,常规解决方法有几种:

  (1)增加掺量或增加缓释型保坍剂的比例,但要控制量防止混凝土出现泛黄、泌水、离析、抓底和混凝土缓凝时间太长的问题;

  (2)调整砂率或是增加引气剂量,在保证较好和易性和强度的前提下,通过降低砂率或增加引气量以达到增加混凝土体系自由水量和浆体量的目的,以此来调整混凝土的性能;

  (3)适当添加或改变其中组分来解决,实验证明减水剂中添加适量焦亚硫酸钠、硫代硫酸钠、六偏磷酸纳、硫酸钠可以一定程度降低含泥量对混凝土的影响。

  当然上述几种方法不能解决所有含泥量的问题,加之含泥量对混凝土耐久性影响还需进一步研究,所以根本的办法还是降低原材料的含泥量。

  (三)聚羧酸减水剂的掺量和用水量问题

  聚羧酸减水剂具有低掺量,高减水的特点,掺量为0.15~0.3%时,减水率可以达到18~40%。但水胶比小时(低于0.4)比高水胶比时的掺量敏感。聚羧酸减水剂的减水率受胶凝材料用量的不同而有差异,相同条件下,胶凝材料用量小于<300kg/m3的减水率小于400kg/m3,这种差异很容易被忽略。但在使用过程中会发现这种传统的经验方法并不适用于聚羧酸高效减水剂上,主要因为聚羧酸系减水剂对用水量的敏感程度大于传统的减水剂。当降低用水量时,并不能达到混凝土预期工作性;当用水量偏高时虽然坍落度变大了,但是又会出现大量的泌水甚至会有点离析的现象,对混凝土的整体工作性能有了很大的影响,这样就致使在实际现场施工时有诸多不便。温度的高低对聚羧酸减水剂的掺量具有很大影响,实践中发现,白天正常生产使用的外加剂掺量到晚上温度低时(温度低于15℃),常常出现坍落度“返大”,甚至泌水、离析。

  混凝土对减水剂的饱和点和用水量特别“挑剔”,一旦超量时,混凝土会出现离析、泌水、跑浆、板结及含气量过大等不良现象,针对此问题建议:

  (1)应重新以变化后的原材料进行试配试验以调整掺量达到最佳效果;

  (2)在使用过程中必须严格控制聚羧酸减水剂的掺量和混凝土的用水量;

  (3)针对原材料在做减水剂的混凝土试验时,尽量将减水剂调整为“迟钝”型,以达到对原材料和用水量不敏感的目的。

  (四)聚羧酸减水剂与其他外加剂的相容性

  聚羧酸减水剂与很多减水剂不能像萘系和脂肪族减水剂那样以任意比例的互溶、复配。如以聚羧酸与萘系减水剂复配时对塑坍落度保持性的负面作用最大,应格外注意。这也促使很多聚羧酸减水剂厂家通过合成保坍、早强等多种特殊功能的母液,使其适应不同季节、不同材料和配合比的混凝土施工需要,最终获得满意的效果。但是母液的合成与实践应用需要一段周期,且一种类型的母液并不能很好地解决减水剂在工程应用中面临的诸多问题,而掌握母液问的复配及辅助小料的物理性复配,则是聚羧酸减水剂应用的必要补充,而通过母液特点和小料的物理性复配方案来解决工程现场面临的技术问题就显得非常关键。建议使用聚羧酸系减水剂与其他组分复配使用时,务必通过试验确认复配的效果和对混凝土的实际影响,再判断聚羧酸减水剂是否能与其他组分复合。

  (五)聚羧酸减水剂的存储霉变问题

  聚羧酸减水剂在夏季高温季节存放时,常会出现释放恶臭气味、密封包装桶鼓胀、开口储罐内液面漂浮斑状、条带状漂浮物等霉变现象。究其原因主要是聚羧酸减水剂自生产至应用消耗完的全过程是留存于自然的有菌状态下,而常用的糖类、羟基羧酸盐类等缓凝组分为真菌提供了极佳的养分,在温湿度适宜、中性pH的环境下,真菌数量成倍地增长,真菌死之后留下大量尸体,是聚羧酸减水剂霉变的根本原因。所以,霉变的聚羧酸减水剂中有效成分并未受显著影响,应用性能稳定。

  霉变的聚羧酸减水剂味道大、表面泡沫多,不利于工人的身体健康及减水剂的精确计量,有必要采取措施加以抑制。其中最有效的方法是内掺杀菌剂以达到抑菌杀菌的效果,同时,也可采用调整减水剂pH为非中性(pH≤3.0或pH>9.0)、更换缓凝剂种类等方法。

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